JPH0679061B2 - 音源探索装置 - Google Patents
音源探索装置Info
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- JPH0679061B2 JPH0679061B2 JP60010956A JP1095685A JPH0679061B2 JP H0679061 B2 JPH0679061 B2 JP H0679061B2 JP 60010956 A JP60010956 A JP 60010956A JP 1095685 A JP1095685 A JP 1095685A JP H0679061 B2 JPH0679061 B2 JP H0679061B2
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- sound
- sound wave
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/801—Details
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、可聴音あるいは超音波を発生する音源から出
た音波を受信し、その音源の方向を探索する音源探索装
置に関する。
た音波を受信し、その音源の方向を探索する音源探索装
置に関する。
[従来の技術] 特定の音に応じて発進、停止等の動作を行う自動車玩具
等の走行体には、比較的簡単な音波検出装置が用いられ
ているが、これら従来の装置は、発音源の位置や方向と
無関係に音波で走行体の走行、停止等を制御するにすぎ
ないものであった。
等の走行体には、比較的簡単な音波検出装置が用いられ
ているが、これら従来の装置は、発音源の位置や方向と
無関係に音波で走行体の走行、停止等を制御するにすぎ
ないものであった。
そこで、このような従来の音波検出機能に加えて、音波
がどの方向から来たか、すなわち音源がどの方向にある
かを簡潔な回路構成により検出し、例えば音源の方に走
行体を移動させることができる音源探索装置が提案さ
れ、本出願人により特許出願されている(特願昭58−11
7088号)。この装置の原理は次のようなものである。
がどの方向から来たか、すなわち音源がどの方向にある
かを簡潔な回路構成により検出し、例えば音源の方に走
行体を移動させることができる音源探索装置が提案さ
れ、本出願人により特許出願されている(特願昭58−11
7088号)。この装置の原理は次のようなものである。
第1図に示すように、音源Xから出た音波を受信して電
気信号に変換するマイクロホンのような音波受信手段1
a,1bを左右に所定の間隔dを置いて配置する。今、音源
Xから各音波受信手段1a,1bまでの距離を夫々xa、xbと
し、音源Xは音波受信手段1aの方に近い(xa<xb)とす
ると、音波はその音波受信手段1aの方に先に到達し、そ
の後もう一つの音波受信手段1bに到達する。
気信号に変換するマイクロホンのような音波受信手段1
a,1bを左右に所定の間隔dを置いて配置する。今、音源
Xから各音波受信手段1a,1bまでの距離を夫々xa、xbと
し、音源Xは音波受信手段1aの方に近い(xa<xb)とす
ると、音波はその音波受信手段1aの方に先に到達し、そ
の後もう一つの音波受信手段1bに到達する。
この場合の到達時間差は、音波の速度を340m/sとする
と、 Δt=(xb−xa)/340[sec] である。例えば、2つの音波受信手段1a,1b間の距離d
=5cm,音源Xから2つの音波受信手段を結ぶ直線までの
距離l=2m,2つの音波受信手段の中央から音源Xまでの
偏り角度θ=30゜とすると、xb−xa=約25mmであるか
ら、音波受信手段への音波の到達時間差は、Δt=約7
3.5μsecとなる。
と、 Δt=(xb−xa)/340[sec] である。例えば、2つの音波受信手段1a,1b間の距離d
=5cm,音源Xから2つの音波受信手段を結ぶ直線までの
距離l=2m,2つの音波受信手段の中央から音源Xまでの
偏り角度θ=30゜とすると、xb−xa=約25mmであるか
ら、音波受信手段への音波の到達時間差は、Δt=約7
3.5μsecとなる。
すなわち、音源Xに近い方の音波受信手段1aがΔtだけ
早く信号を出力するので、この出力を利用すれば、音源
の方向を指示したりその方向に走行体を移動させたりす
ることができる。特に後者の場合には、図示のように音
波受信手段を搭載した走行体3の左右の駆動輪2a,2bの
うち音源Xと反対側の駆動輪2bを一定時間駆動すること
により、走行体3は音源の方に一定角度向きを変える。
従って、走行体3は音波を受信する毎に向きを変えて、
次第に音源に近づいていく。
早く信号を出力するので、この出力を利用すれば、音源
の方向を指示したりその方向に走行体を移動させたりす
ることができる。特に後者の場合には、図示のように音
波受信手段を搭載した走行体3の左右の駆動輪2a,2bの
うち音源Xと反対側の駆動輪2bを一定時間駆動すること
により、走行体3は音源の方に一定角度向きを変える。
従って、走行体3は音波を受信する毎に向きを変えて、
次第に音源に近づいていく。
[発明が解決しようとする問題点] 以上のような音源探索装置によれば、音源Xが音波受信
手段1a,1bから全く等距離にある場合(xa=xb)には、
走行体は音源に向かって直進するが、実際には全く等距
離というのは瞬間的にしか生じない。また、等距離にな
ったとしても、走行体は振動等のため等距離の位置から
ずれてしまい、直進することは殆どない。その結果、走
行体はその先端部を常に左右に振りながら移動すること
になる。これは玩具としては面白い場合もあるが、音源
方向への移動速度が遅いため、接近動作を早くスムーズ
に行わせる装置としては十分でなかった。
手段1a,1bから全く等距離にある場合(xa=xb)には、
走行体は音源に向かって直進するが、実際には全く等距
離というのは瞬間的にしか生じない。また、等距離にな
ったとしても、走行体は振動等のため等距離の位置から
ずれてしまい、直進することは殆どない。その結果、走
行体はその先端部を常に左右に振りながら移動すること
になる。これは玩具としては面白い場合もあるが、音源
方向への移動速度が遅いため、接近動作を早くスムーズ
に行わせる装置としては十分でなかった。
本発明は以上に鑑みてなされたもので、その目的は、音
源が比較的遠方にあるときには左右に向きを変えずに音
源の方に移動し、音源に近いときに向きを変えることに
より、迅速に音源の方向を指示したり音源に接近したり
することができる音源探索装置を提供することである。
源が比較的遠方にあるときには左右に向きを変えずに音
源の方に移動し、音源に近いときに向きを変えることに
より、迅速に音源の方向を指示したり音源に接近したり
することができる音源探索装置を提供することである。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、任意の音源から出された音波を電気信号に変
換する一対の音波受信手段を所定の間隔を置いて配置
し、前記音波が前記音波受信手段のどちらに先に到達し
たかにより前記音源の方向を検知する音源探索装置にお
いて、 各音波受信手段から出力される音波変換電気信号の時間
差が所定時間以上の場合には、先に音波を受信した音波
受信手段に対応する検出信号のみを出力し、上記時間差
が所定時間より短い場合には、各音波受信手段に対応す
る検出信号を出力すると共に、音源は所定の周期で間欠
的に音波を発生し、その周期を可変設定できるようにし
たものである。
換する一対の音波受信手段を所定の間隔を置いて配置
し、前記音波が前記音波受信手段のどちらに先に到達し
たかにより前記音源の方向を検知する音源探索装置にお
いて、 各音波受信手段から出力される音波変換電気信号の時間
差が所定時間以上の場合には、先に音波を受信した音波
受信手段に対応する検出信号のみを出力し、上記時間差
が所定時間より短い場合には、各音波受信手段に対応す
る検出信号を出力すると共に、音源は所定の周期で間欠
的に音波を発生し、その周期を可変設定できるようにし
たものである。
そのため、本発明の特徴とする構成は、 各音波受信手段に到達した音波の時間差(Δt)が所定
時間(Td)以上のときは、時間的に早い方の音波に対応
する所定の時間幅(T)の検出信号のみを出力し、上記
時間差(Δt)が所定時間(Td)より短いときは、両方
の音波に対応する所定の時間幅(T)の検出信号を出力
する検出信号発生手段と、 該検出信号発生手段からの検出信号に応じて駆動されて
所定の動作を行う音源方向駆動手段とを備え、 音源は、音波を所定の周期(S)で間欠的に発生し、且
つ前記周期(S)を、前記検出信号の時間幅(T)以上
と該時間幅(T)より短い場合のいずれにも設定可能に
構成し、 上記検出信号発生手段は、音波受信手段からの電気信号
に応じて検出信号を出力している間に、次の電気信号を
受けた時にはその電気信号によりトリガされて連続的に
検出信号を出力するように構成した点にある。
時間(Td)以上のときは、時間的に早い方の音波に対応
する所定の時間幅(T)の検出信号のみを出力し、上記
時間差(Δt)が所定時間(Td)より短いときは、両方
の音波に対応する所定の時間幅(T)の検出信号を出力
する検出信号発生手段と、 該検出信号発生手段からの検出信号に応じて駆動されて
所定の動作を行う音源方向駆動手段とを備え、 音源は、音波を所定の周期(S)で間欠的に発生し、且
つ前記周期(S)を、前記検出信号の時間幅(T)以上
と該時間幅(T)より短い場合のいずれにも設定可能に
構成し、 上記検出信号発生手段は、音波受信手段からの電気信号
に応じて検出信号を出力している間に、次の電気信号を
受けた時にはその電気信号によりトリガされて連続的に
検出信号を出力するように構成した点にある。
上記検出信号発生手段は、マイクロコンピュータを用い
て実現できるほか、次のような手段で構成してもよい。
すなわち、 各音波受信手段からの電気信号によりトリガされて所定
の時間幅(T)を有する検出信号を発生する一対の矩形
波信号発生手段と、 各音波受信手段とそれぞれ対応する矩形波信号発生手段
との間に介在し、互いに相手方の矩形波信号発生手段か
らの検出信号により出力を禁止される一対のゲート手段
と、 前記検出信号を所定時間(Td)遅延させて各ゲート手段
に入力する遅延手段とで構成し、 上記構成により、一対の音波受信手段から出力される電
気信号の時間差(Δt)が所定時間(Td)以上のとき
は、時間的に早い方の音波信号に対応する矩形波信号発
生手段からの検出信号により、時間的に遅い方の音波信
号に対応するゲート手段の出力を禁止して、時間的に早
い方の音波信号に対応する矩形波信号発生手段からの検
出信号のみを出力し、前記時間差(Δt)が所定時間
(Td)より短いときは、両方の音波信号に対応する矩形
波から成る検出信号を出力することができる。
て実現できるほか、次のような手段で構成してもよい。
すなわち、 各音波受信手段からの電気信号によりトリガされて所定
の時間幅(T)を有する検出信号を発生する一対の矩形
波信号発生手段と、 各音波受信手段とそれぞれ対応する矩形波信号発生手段
との間に介在し、互いに相手方の矩形波信号発生手段か
らの検出信号により出力を禁止される一対のゲート手段
と、 前記検出信号を所定時間(Td)遅延させて各ゲート手段
に入力する遅延手段とで構成し、 上記構成により、一対の音波受信手段から出力される電
気信号の時間差(Δt)が所定時間(Td)以上のとき
は、時間的に早い方の音波信号に対応する矩形波信号発
生手段からの検出信号により、時間的に遅い方の音波信
号に対応するゲート手段の出力を禁止して、時間的に早
い方の音波信号に対応する矩形波信号発生手段からの検
出信号のみを出力し、前記時間差(Δt)が所定時間
(Td)より短いときは、両方の音波信号に対応する矩形
波から成る検出信号を出力することができる。
[作用] 一対の音波受信手段のうちの一方(例えば右側のもの)
が音源に近い場合には、その音源から出た音波に対し
て、近い方の音波受信手段が他方(例えば左側)の音波
受信手段よりも音波の到達時間差(Δt)だけ先に音波
変換電気信号を出力する。
が音源に近い場合には、その音源から出た音波に対し
て、近い方の音波受信手段が他方(例えば左側)の音波
受信手段よりも音波の到達時間差(Δt)だけ先に音波
変換電気信号を出力する。
検出信号発生手段は、上記音波変換電気信号を受けるこ
とにより、音波の到達時間差(Δt)が所定時間(Td)
以上のときは、時間的に早い方の音波に対応する所定の
時間幅(T)の検出信号のみを出力し、上記時間差(Δ
t)が所定時間(Td)より短いときは、両方の音波に対
応する所定の時間幅(T)の検出信号を出力する。そし
てこのような検出信号を出力している間に、音波受信手
段から次の電気信号を受けた場合には、その電気信号に
より再トリガされて連続的に検出信号を出力する。
とにより、音波の到達時間差(Δt)が所定時間(Td)
以上のときは、時間的に早い方の音波に対応する所定の
時間幅(T)の検出信号のみを出力し、上記時間差(Δ
t)が所定時間(Td)より短いときは、両方の音波に対
応する所定の時間幅(T)の検出信号を出力する。そし
てこのような検出信号を出力している間に、音波受信手
段から次の電気信号を受けた場合には、その電気信号に
より再トリガされて連続的に検出信号を出力する。
その際、音源が比較的近くにあって、音波の到達時間差
が所定時間以上である場合(Δt≧Td)には、時間的に
早い方の音波に対応する検出信号のみ出力されるが、音
源からの音波の発生周期(S)が上記検出信号の時間幅
(T)より短く設定されていると、時間的に早い方の音
波に対応する検出信号の出力が終了する前に、検出信号
発生手段が再トリガされるので、検出信号は続けて出力
されることになる。故に、音源方向駆動手段は、その検
出信号に対応した動作を行う(例えば、走行車の片側の
車輪を駆動して向きを変える。或いは、音源に近い方の
ランプを点灯し続けることにより音源の方向を示す)。
が所定時間以上である場合(Δt≧Td)には、時間的に
早い方の音波に対応する検出信号のみ出力されるが、音
源からの音波の発生周期(S)が上記検出信号の時間幅
(T)より短く設定されていると、時間的に早い方の音
波に対応する検出信号の出力が終了する前に、検出信号
発生手段が再トリガされるので、検出信号は続けて出力
されることになる。故に、音源方向駆動手段は、その検
出信号に対応した動作を行う(例えば、走行車の片側の
車輪を駆動して向きを変える。或いは、音源に近い方の
ランプを点灯し続けることにより音源の方向を示す)。
一方、音源が比較的遠方にあって、音波の到達時間差が
所定時間より短い場合(Δt<Td)には、両方の音波に
対応する検出信号が出力されるので、音源方向駆動手段
は、それら両方の検出信号に対応した動作を行う(例え
ば、走行車の左右の車輪を同時に駆動して音源に近づけ
る)。上記の両方の音波に対応する検出信号は、音源か
らの音波の発生周期(S)と検出信号の時間幅(T)と
の大小関係にかかわらず出力される。
所定時間より短い場合(Δt<Td)には、両方の音波に
対応する検出信号が出力されるので、音源方向駆動手段
は、それら両方の検出信号に対応した動作を行う(例え
ば、走行車の左右の車輪を同時に駆動して音源に近づけ
る)。上記の両方の音波に対応する検出信号は、音源か
らの音波の発生周期(S)と検出信号の時間幅(T)と
の大小関係にかかわらず出力される。
従って、本発明の装置により走行体を駆動する場合に
は、通常は音波の発生周期(S)が検出信号の時間幅
(T)以上に設定して、走行体を音源の方に移動させ、
走行体が障害物などに衝突しそうになった時に、音波の
周期(S)を検出信号の時間幅(T)より小さくして走
行体を回転させることにより、衝突を回避する等の機能
を実現することができる。
は、通常は音波の発生周期(S)が検出信号の時間幅
(T)以上に設定して、走行体を音源の方に移動させ、
走行体が障害物などに衝突しそうになった時に、音波の
周期(S)を検出信号の時間幅(T)より小さくして走
行体を回転させることにより、衝突を回避する等の機能
を実現することができる。
[実施例] 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
する。
第2図は、音源の方向に移動する走行体に適用する本発
明装置のブロック図である。この音源探索装置は、音波
受信手段として左右に配置された一対の超音波マイクロ
ホン11a,11bを具備している。各マイクロホン11a,11bか
ら出力される音波信号は、夫々増幅器12a,12bによって
増幅される。
明装置のブロック図である。この音源探索装置は、音波
受信手段として左右に配置された一対の超音波マイクロ
ホン11a,11bを具備している。各マイクロホン11a,11bか
ら出力される音波信号は、夫々増幅器12a,12bによって
増幅される。
各増幅器12a,12bの出力部は、夫々ゲート回路13a,13bを
介して、ワンショット波形整形回路14a,14bに接続され
ている。この一対のワンショット波形整形回路14a,14b
は、入力信号の立上りにより一定の時間幅の矩形波を出
力する公知のマルチバイブレータで構成される。各ワン
ショット波形整形回路14a,14bの出力は、夫々音源の方
向に対応する検出信号であり、モータ駆動回路15a,15b
に供給されて左右駆動輪のモータ16a,16bを一定時間駆
動すると共に、遅延回路17a,17bにより所定時間遅延さ
れて互いに他方のゲート回路13b,13aにゲート信号とし
て入力される。
介して、ワンショット波形整形回路14a,14bに接続され
ている。この一対のワンショット波形整形回路14a,14b
は、入力信号の立上りにより一定の時間幅の矩形波を出
力する公知のマルチバイブレータで構成される。各ワン
ショット波形整形回路14a,14bの出力は、夫々音源の方
向に対応する検出信号であり、モータ駆動回路15a,15b
に供給されて左右駆動輪のモータ16a,16bを一定時間駆
動すると共に、遅延回路17a,17bにより所定時間遅延さ
れて互いに他方のゲート回路13b,13aにゲート信号とし
て入力される。
各ゲート回路13b,13aは、各ワンショット波形整形回路1
4a,14bから夫々遅延回路17b,17aを介してゲート信号が
送られている間はゲートを閉じる、すなわち各増幅器12
a,12bの出力を各ワンショット波形整形回路14a,14bに送
るのを阻止するように構成されている。
4a,14bから夫々遅延回路17b,17aを介してゲート信号が
送られている間はゲートを閉じる、すなわち各増幅器12
a,12bの出力を各ワンショット波形整形回路14a,14bに送
るのを阻止するように構成されている。
一対のモータ16a,16bは、例えば自動車玩具のような走
行体の左右の駆動輪を回転させるためのもので、右側の
マイクロホン11aに接続したモータ駆動回路15aによって
駆動されるモータ16aは左側の車輪を回転させ、左側の
マイクロホン11bに接続したモータ駆動回路15bによって
駆動されるモータ16bは右側の車輪を回転させる。各モ
ータと駆動輪との間には適宜の減速歯車およびクラッチ
が介在し、一方の駆動輪のみが駆動されるとき他方の駆
動輪はこれに追従して回転することにより、走行体が左
または右に方向変換できるように構成される。
行体の左右の駆動輪を回転させるためのもので、右側の
マイクロホン11aに接続したモータ駆動回路15aによって
駆動されるモータ16aは左側の車輪を回転させ、左側の
マイクロホン11bに接続したモータ駆動回路15bによって
駆動されるモータ16bは右側の車輪を回転させる。各モ
ータと駆動輪との間には適宜の減速歯車およびクラッチ
が介在し、一方の駆動輪のみが駆動されるとき他方の駆
動輪はこれに追従して回転することにより、走行体が左
または右に方向変換できるように構成される。
次に、第2図の音源探索装置における各部の信号変化と
動作について説明する。
動作について説明する。
まず、音源は所定の時間間隔で超音波パルスを間欠的に
発生する超音波送信機から成り、その位置は、第3図に
示すように、音源Xから各マイクロホン11a,11bまでの
距離xa,xbの差が一定値Kより小さい、すなわち|xa−xb
|<Kの範囲(図の斜線部分)にあるものとする。な
お、Kの値は2つのマイクロホン11a,11bの間の距離d
より小さく(0<K<d)、図の斜線部分は2つの双曲
線xb−xa=Kおよびxa−xb=Kで囲まれた部分である。
発生する超音波送信機から成り、その位置は、第3図に
示すように、音源Xから各マイクロホン11a,11bまでの
距離xa,xbの差が一定値Kより小さい、すなわち|xa−xb
|<Kの範囲(図の斜線部分)にあるものとする。な
お、Kの値は2つのマイクロホン11a,11bの間の距離d
より小さく(0<K<d)、図の斜線部分は2つの双曲
線xb−xa=Kおよびxa−xb=Kで囲まれた部分である。
この場合において、音源Xは右側のマイクロホン11aの
方に近いものとすると、音源Xから出た超音波パルスは
マイクロホン11aに先に到達し、その後左側のマイクロ
ホン11bに到達する。従って、第4図(A)および
(B)に示すように、右側のマイクロホン11aが左側の
マイクロホン11bより時間差Δtだけ先に出力する。こ
れにより、第4図(C)に示すようにワンショット波形
整形回路14aが時間幅Tの矩形波信号を出力する。従っ
て、第4図(F)に示すようにモータ駆動回路15aが左
側車輪のモータ16aを一定時間駆動する。この時、ワン
ショット波形整形回路14aからの矩形波信号は、第4図
(D)に示すように遅延回路17aにより時間Tdだけ遅延
してゲート回路13bに入力される。
方に近いものとすると、音源Xから出た超音波パルスは
マイクロホン11aに先に到達し、その後左側のマイクロ
ホン11bに到達する。従って、第4図(A)および
(B)に示すように、右側のマイクロホン11aが左側の
マイクロホン11bより時間差Δtだけ先に出力する。こ
れにより、第4図(C)に示すようにワンショット波形
整形回路14aが時間幅Tの矩形波信号を出力する。従っ
て、第4図(F)に示すようにモータ駆動回路15aが左
側車輪のモータ16aを一定時間駆動する。この時、ワン
ショット波形整形回路14aからの矩形波信号は、第4図
(D)に示すように遅延回路17aにより時間Tdだけ遅延
してゲート回路13bに入力される。
ここで、遅延時間Tdは、前述の一定値Kと超音波の速度
vから Td=K/v で求められる値である。第3図の場合、 xb−xa<K で、左右のマイクロホンからの出力時間差は Δt=(xb−xa)/v であるから、ΔtとTdの関係は Δt<Td である。
vから Td=K/v で求められる値である。第3図の場合、 xb−xa<K で、左右のマイクロホンからの出力時間差は Δt=(xb−xa)/v であるから、ΔtとTdの関係は Δt<Td である。
従って、右側のマイクロホン11aより時間差Δtだけ遅
れて左側のマイクロホン11bが出力した時、ワンショッ
ト波形整形回路14aからの矩形波信号はゲート回路13bに
入力されず、ゲート回路13bは閉じていないから、第4
図(E)に示すようにワンショット波形整形回路14bが
矩形波信号を出力する。これにより、第4図(G)に示
すようにモータ駆動回路15bが右側車輪のモータ16bを一
定時間駆動する。
れて左側のマイクロホン11bが出力した時、ワンショッ
ト波形整形回路14aからの矩形波信号はゲート回路13bに
入力されず、ゲート回路13bは閉じていないから、第4
図(E)に示すようにワンショット波形整形回路14bが
矩形波信号を出力する。これにより、第4図(G)に示
すようにモータ駆動回路15bが右側車輪のモータ16bを一
定時間駆動する。
かくして、第3図の位置にある音源Xから超音波が発せ
られたときは、左右の車輪が駆動されるので、走行体3
は直進して音源Xに対し速く接近することができる。
られたときは、左右の車輪が駆動されるので、走行体3
は直進して音源Xに対し速く接近することができる。
次に、走行体3が近づくにつれて音源Xは第3図の斜線
部分から外れる。この場合の動作は次の通りである。
部分から外れる。この場合の動作は次の通りである。
この場合も、音源Xは右側のマイクロホン11aの方に近
いものとすると、音源Xから出た超音波パルスはマイク
ロホン11aに先に到達するので、ワンショット波形整形
回路14aが時間幅Tの矩形波信号を出力し、モータ駆動
回路15aが左側車輪のモータ16aを一定時間駆動する。こ
の時、ワンショット波形整形回路14aからの矩形波信号
が遅延回路17aにより時間Tdだけ遅延してゲート回路13b
に入力されるのは、第3図の場合と同様である。
いものとすると、音源Xから出た超音波パルスはマイク
ロホン11aに先に到達するので、ワンショット波形整形
回路14aが時間幅Tの矩形波信号を出力し、モータ駆動
回路15aが左側車輪のモータ16aを一定時間駆動する。こ
の時、ワンショット波形整形回路14aからの矩形波信号
が遅延回路17aにより時間Tdだけ遅延してゲート回路13b
に入力されるのは、第3図の場合と同様である。
しかしながら、この場合には、 xb−xa>K であるから、ΔtとTdの関係は Δt>Td である。
従って、第4図(B)に示すように、右側のマイクロホ
ン11aより時間差Δtだけ遅れて左側のマイクロホン11b
が出力した時は、ワンショット波形整形回路14aからの
矩形波信号がゲート回路13bに既に入力されており、ゲ
ート回路13bが閉じている。故に、ワンショット波形整
形回路14bは矩形波信号を出力せず、右側車輪のモータ1
6bは駆動されない。
ン11aより時間差Δtだけ遅れて左側のマイクロホン11b
が出力した時は、ワンショット波形整形回路14aからの
矩形波信号がゲート回路13bに既に入力されており、ゲ
ート回路13bが閉じている。故に、ワンショット波形整
形回路14bは矩形波信号を出力せず、右側車輪のモータ1
6bは駆動されない。
かくして、左側の車輪のみが一定時間駆動され、走行体
3は右に向きを変える。この方向転換の時間(矩形波信
号の時間幅T)は、ワンショット波形整形回路の回路定
数により予め定められる。従って、走行体が所定角度向
きを変えるように時間Tを設定することにり、走行体は
音源から超音波が発せられる毎に音源の方に向きを変
え、音源Xの位置が第3図の斜線部分に入るように修正
される。
3は右に向きを変える。この方向転換の時間(矩形波信
号の時間幅T)は、ワンショット波形整形回路の回路定
数により予め定められる。従って、走行体が所定角度向
きを変えるように時間Tを設定することにり、走行体は
音源から超音波が発せられる毎に音源の方に向きを変
え、音源Xの位置が第3図の斜線部分に入るように修正
される。
以上、第2図の音源探索装置について説明したが、本発
明はこれに限られるものではない。
明はこれに限られるものではない。
例えば、第2図において各ワンショット波形整形回路14
a,14bをリトリガラブルとする。これは、1回のトリガ
パルスで矩形波を発生している時に次のトリガパルスが
入力された場合には、その入力時点から矩形波の発生を
再開するように構成されたものである。従って、1つの
矩形波信号の時間内に続いてトリガパルスが入力される
と、出力は連続的に発生することになる。この場合、発
音源から間欠的に発生する音波の繰返し周期は、ワンシ
ョット波形整形回路14a,14bの出力信号の時間幅Tより
も小さくする。
a,14bをリトリガラブルとする。これは、1回のトリガ
パルスで矩形波を発生している時に次のトリガパルスが
入力された場合には、その入力時点から矩形波の発生を
再開するように構成されたものである。従って、1つの
矩形波信号の時間内に続いてトリガパルスが入力される
と、出力は連続的に発生することになる。この場合、発
音源から間欠的に発生する音波の繰返し周期は、ワンシ
ョット波形整形回路14a,14bの出力信号の時間幅Tより
も小さくする。
第5図は、ワンショット波形整形回路がリトリガブル
で、xb−xa>Kの場合の各部の信号変化を示す。この場
合、右側のマイクロホン11aの出力によりワンショット
波形整形回路14aが駆動されるが、その出力が終了する
以前に再トリガされるので、ワンショット波形整形回路
14aの出力は連続的に発生する。従って、左側のマイク
ロホン11bに接続したワンショット波形整形回路14bは、
ゲート回路13bによりトリガを禁止され続ける。故に、
左側車輪のモータ12aのみが駆動され続け、走行体は右
回りに回転することになる。xa−xb>Kの場合は、当然
これと逆の左回りに回転する。
で、xb−xa>Kの場合の各部の信号変化を示す。この場
合、右側のマイクロホン11aの出力によりワンショット
波形整形回路14aが駆動されるが、その出力が終了する
以前に再トリガされるので、ワンショット波形整形回路
14aの出力は連続的に発生する。従って、左側のマイク
ロホン11bに接続したワンショット波形整形回路14bは、
ゲート回路13bによりトリガを禁止され続ける。故に、
左側車輪のモータ12aのみが駆動され続け、走行体は右
回りに回転することになる。xa−xb>Kの場合は、当然
これと逆の左回りに回転する。
これに対し、|xb−xa|<Kの場合は第6図に示すように
なる。すなわち、前述の通りΔt<Tdであるから、各ワ
ンショット波形整形回路14a,14bは共に出力する。故
に、各出力が終了する前に次の音波が受信されても、各
ワンショット波形整形回路14a,14bに対するトリガは、
各ゲート回路13a,13bによって阻止される。従って、各
ワンショット波形整形回路14a,14bは、1回の出力が終
了した後に再トリガされることになり、結果的にリトリ
ガブルでない場合(第4図参照)と同様の動作になる。
なる。すなわち、前述の通りΔt<Tdであるから、各ワ
ンショット波形整形回路14a,14bは共に出力する。故
に、各出力が終了する前に次の音波が受信されても、各
ワンショット波形整形回路14a,14bに対するトリガは、
各ゲート回路13a,13bによって阻止される。従って、各
ワンショット波形整形回路14a,14bは、1回の出力が終
了した後に再トリガされることになり、結果的にリトリ
ガブルでない場合(第4図参照)と同様の動作になる。
従って、第2図のワンショット波形整形回路14a,14bを
リトリガラブルとした場合には、発音源としての送信機
から間欠的に発生する音波の繰返し周期(S)を、通常
はワンショット波形整形回路の出力信号の時間幅(T)
以上にして、走行体を音源の方に移動させ、走行体が例
えば障害物に衝突しそうになった時に、送信音波の繰返
し周期(S)をワンショット波形整形回路の出力信号の
時間幅(T)より小さくして走行体を回転させることに
より、衝突を回避する等の機能を実現することができ
る。
リトリガラブルとした場合には、発音源としての送信機
から間欠的に発生する音波の繰返し周期(S)を、通常
はワンショット波形整形回路の出力信号の時間幅(T)
以上にして、走行体を音源の方に移動させ、走行体が例
えば障害物に衝突しそうになった時に、送信音波の繰返
し周期(S)をワンショット波形整形回路の出力信号の
時間幅(T)より小さくして走行体を回転させることに
より、衝突を回避する等の機能を実現することができ
る。
他の実施例として、マイクロコンピュータを用いて第2
図の場合と同様の機能を実現する装置を第7図に示す。
この実施例では、マイクロホン11a,11bから出力され、
増幅器12a,12bによって増幅された音波信号は、入力バ
ッファ21a,21bに入力される。CPU22は、予め書き込まれ
たプログラムに従って入力バッファ21a,21bから信号を
とり込み、どちらの信号が先着か、そしてその時間差は
一定値以上かどうかを判断し、差が一定値より小さい場
合には出力バッファ23a,23bを介して左右のモータ16a,1
6bを同時に駆動し、差が一定値以上の場合には早く出力
した方のマイクロホン11aまたは11bに対応する出力バッ
ファ23aまたは23bを介して一方のモータのみを駆動する
ものである。
図の場合と同様の機能を実現する装置を第7図に示す。
この実施例では、マイクロホン11a,11bから出力され、
増幅器12a,12bによって増幅された音波信号は、入力バ
ッファ21a,21bに入力される。CPU22は、予め書き込まれ
たプログラムに従って入力バッファ21a,21bから信号を
とり込み、どちらの信号が先着か、そしてその時間差は
一定値以上かどうかを判断し、差が一定値より小さい場
合には出力バッファ23a,23bを介して左右のモータ16a,1
6bを同時に駆動し、差が一定値以上の場合には早く出力
した方のマイクロホン11aまたは11bに対応する出力バッ
ファ23aまたは23bを介して一方のモータのみを駆動する
ものである。
更に他の実施例として、一対のマイクロホン11a,11bを
走行体3の進行方向に対し直角より角度θ傾いた直線上
に配置した場合を第8図に示す。この実施例によれば、
図のように音源Xから各マイクロホンまでの距離xa,xb
の差が前述の一定値Kより小さくなった時左右の駆動輪
2b,2aが同時に駆動され、走行体3は直進する。する
と、距離xa,xbの差が次第に大きくなり、xa−xb>Kに
なった時、一方の駆動輪2aのみが駆動され、走行体3は
向きを変える。これを繰り返すことにより、音源Xに対
し渦巻き状の軌跡を描いて走行体3を移動させることが
できる。
走行体3の進行方向に対し直角より角度θ傾いた直線上
に配置した場合を第8図に示す。この実施例によれば、
図のように音源Xから各マイクロホンまでの距離xa,xb
の差が前述の一定値Kより小さくなった時左右の駆動輪
2b,2aが同時に駆動され、走行体3は直進する。する
と、距離xa,xbの差が次第に大きくなり、xa−xb>Kに
なった時、一方の駆動輪2aのみが駆動され、走行体3は
向きを変える。これを繰り返すことにより、音源Xに対
し渦巻き状の軌跡を描いて走行体3を移動させることが
できる。
更に他の実施例として、第2図のように2個のモータで
なく、1個のモータで車輪を駆動し、方向転換は左右に
設けたソレノイドによるステアリング機構で行うように
構成した装置を第9図に示す。この実施例では、2つの
ワンショット波形整形回路14a,14bのいずれか一方でも
出力している時は駆動回路15を介してモータ16を駆動す
るため、ワンショット波形整形回路14a,14bと駆動回路1
5との間にOR回路30を設けると共に、各ワンショット波
形整形回路14a,14bの出力により各ソレノイド駆動回路3
1a,31bを介してステアリングソレノイド32a,32bを駆動
し、走行体の車輪の向きを変えるようにしている。この
例においても、音源から各マイクロホン11a,11bまでの
距離の差が一定値Kより小さい時には、左右のステアリ
ングソレノイド32a,32bを同時に駆動し、走行体を直進
させることができる。
なく、1個のモータで車輪を駆動し、方向転換は左右に
設けたソレノイドによるステアリング機構で行うように
構成した装置を第9図に示す。この実施例では、2つの
ワンショット波形整形回路14a,14bのいずれか一方でも
出力している時は駆動回路15を介してモータ16を駆動す
るため、ワンショット波形整形回路14a,14bと駆動回路1
5との間にOR回路30を設けると共に、各ワンショット波
形整形回路14a,14bの出力により各ソレノイド駆動回路3
1a,31bを介してステアリングソレノイド32a,32bを駆動
し、走行体の車輪の向きを変えるようにしている。この
例においても、音源から各マイクロホン11a,11bまでの
距離の差が一定値Kより小さい時には、左右のステアリ
ングソレノイド32a,32bを同時に駆動し、走行体を直進
させることができる。
なお、上記実施例では超音波を用いており、可聴音を用
いた場合に比較して次の利点がある。
いた場合に比較して次の利点がある。
(1)波長が短いため時間差の分解能が高い。
(2)通常の雑音による影響を受けにくい。
(3)人に聞えないため、大きな音圧を使用できる。
(4)人に聞えないため、超音波送信機に近づいていく
のが不思議に感じられる。
のが不思議に感じられる。
しかしながら、特別の発音源を使用せず、手をたたくこ
と等により発生する可聴音によって本装置を作動させる
ようにしてもよいことは勿論である。
と等により発生する可聴音によって本装置を作動させる
ようにしてもよいことは勿論である。
また、上記実施例では音源の方向に応じて走行体を移動
させるようにしているが、これに加えて或いは移動させ
る代わりに左右の発光表示によって音源の方向を示すよ
うにしてもよい。
させるようにしているが、これに加えて或いは移動させ
る代わりに左右の発光表示によって音源の方向を示すよ
うにしてもよい。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、音が左右いずれの音波
受信手段に先に到達したかにより、音源の方向を検出す
る装置において、各音波受信手段から出力される音波信
号の時間差が一定値以上のときは時間的に早い方の音波
信号に対応する信号のみを出力し、該時間差が一定値よ
り小さいときは両方の音波信号に対応する信号を出力す
ると共に、音源が所定の周期で間欠的に音波を発生し、
その周期を可変設定できるようにしたので、音源が比較
的遠方にある場合と近くにある場合とで、それぞれ適し
た動作を行うことができる。従って、本発明の装置を用
いて迅速に音源の方向を指示し、或いは音源に接近した
り障害物を回避する等の動作を実現できる走行玩具等が
提供される。
受信手段に先に到達したかにより、音源の方向を検出す
る装置において、各音波受信手段から出力される音波信
号の時間差が一定値以上のときは時間的に早い方の音波
信号に対応する信号のみを出力し、該時間差が一定値よ
り小さいときは両方の音波信号に対応する信号を出力す
ると共に、音源が所定の周期で間欠的に音波を発生し、
その周期を可変設定できるようにしたので、音源が比較
的遠方にある場合と近くにある場合とで、それぞれ適し
た動作を行うことができる。従って、本発明の装置を用
いて迅速に音源の方向を指示し、或いは音源に接近した
り障害物を回避する等の動作を実現できる走行玩具等が
提供される。
第1図は音源探索装置の原理説明図、 第2図は音源の方向に移動する走行体に適用する本発明
装置の構成を示すブロック図、 第3図は音源の位置と音波受信手段までの距離との関係
を示す説明図、 第4図は第2図の装置の各部における信号波形図、 第5図および第6図は矩形波発生手段をリトリガブルに
した場合の信号波形図、 第7図はマイクロコンピュータを用いた場合の構成を示
すブロック図、 第8図は一対の音波受信手段を走行体の進行方向に対し
直角より所定角度傾いた直線上に配した場合の動作を示
す説明図、 第9図は走行体の進行方向を変えるためステアリング機
構を用いた場合の構成を示すブロック図である。 1a,1b……音波受信手段、 2a,2b……駆動輪、 3……走行体、 11a,11b……マイクロホン、 12a,12b……増幅器、 13a,13b……ゲート回路、 14a,14b……ワンショット波形整形回路、 15a,15b……モータ駆動回路、 16a,16b……モータ、 17a,17b……遅延回路。
装置の構成を示すブロック図、 第3図は音源の位置と音波受信手段までの距離との関係
を示す説明図、 第4図は第2図の装置の各部における信号波形図、 第5図および第6図は矩形波発生手段をリトリガブルに
した場合の信号波形図、 第7図はマイクロコンピュータを用いた場合の構成を示
すブロック図、 第8図は一対の音波受信手段を走行体の進行方向に対し
直角より所定角度傾いた直線上に配した場合の動作を示
す説明図、 第9図は走行体の進行方向を変えるためステアリング機
構を用いた場合の構成を示すブロック図である。 1a,1b……音波受信手段、 2a,2b……駆動輪、 3……走行体、 11a,11b……マイクロホン、 12a,12b……増幅器、 13a,13b……ゲート回路、 14a,14b……ワンショット波形整形回路、 15a,15b……モータ駆動回路、 16a,16b……モータ、 17a,17b……遅延回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 建川 大輔 東京都葛飾区立石7丁目9番10号 トミー 工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭50−113316(JP,U) 「模型とラジオ」第31巻 第8号(1982 年8月号)第45頁
Claims (6)
- 【請求項1】所定の音源から出された音波を電気信号に
変換する一対の音波受信手段を所定の間隔を置いて配置
し、前記音波が前記音波受信手段のどちらに先に到達し
たかにより前記音源の方向を検知する音源探索装置にお
いて、 前記音波受信手段の各々に到達した音波の時間差(Δ
t)が所定時間(Td)以上のときは、時間的に早い方の
音波に対応する所定の時間幅(T)の検出信号のみを出
力し、該時間差(Δt)が所定時間(Td)より短いとき
は、両方の音波に対応する所定の時間幅(T)の検出信
号を出力する検出信号発生手段と、 該検出信号発生手段からの検出信号に応じて駆動されて
所定の動作を行う音源方向駆動手段とを備え、 前記音源は、音波を所定の周期(S)で間欠的に発生
し、且つ前記周期(S)を前記検出信号の時間幅(T)
以上、該時間幅(T)より短い場合のいずれにも設定可
能に構成され、 前記検出信号発生手段は、前記音波受信手段からの電気
信号に応じて前記検出信号を出力している間に次の電気
信号を受けた時には、その電気信号によりトリガされて
連続的に検出信号を出力するように構成されている ことを特徴とする音源探索装置。 - 【請求項2】前記検出信号発生手段は、 各音波受信手段からの電気信号によりトリガされて所定
の時間幅(T)を有する検出信号を発生する一対の矩形
波信号発生手段と、 各音波受信手段とそれぞれ対応する矩形波信号発生手段
との間に介在し、互いに相手方の矩形波信号発生手段か
らの検出信号により出力を禁止される一対のゲート手段
と、 前記検出信号を所定時間(Td)遅延させて各ゲート手段
に入力する遅延手段とで構成され、 前記一対の音波受信手段から出力される電気信号の時間
差(Δt)が前記所定時間(Td)以上のときは、時間的
に早い方の音波信号に対応する矩形波信号発生手段から
の検出信号により、時間的に遅い方の音波信号に対応す
るゲート手段の出力を禁止して、時間的に早い方の音波
信号に対応する矩形波信号発生手段からの検出信号のみ
を出力し、前記時間差(Δt)が前記所定時間(Td)よ
り短いときは、両方の音波信号に対応する矩形波から成
る検出信号を出力することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の音源探索装置。 - 【請求項3】前記音源は所定の周期(S)で超音波パル
スを間欠的に発生する超音波送信機から成り、前記一対
の音波受信手段は超音波受信機で構成されている特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の音源探索装置。 - 【請求項4】前記音波受信手段、検出信号発生手段およ
び音源方向駆動手段は左右に駆動輪を有する走行体に取
り付けられ、前記音源方向駆動手段は前記検出信号に応
じて作動する駆動回路と、該駆動回路により通電を制御
され前記駆動輪を回転または停止させるモータとを含
み、前記検出信号に対応して所定時間モータを駆動して
前記駆動輪を回転させることにより、前記走行体を音源
の方に近づけるように構成されている特許請求の範囲第
1項乃至第3項のいずれかに記載の音源探索装置。 - 【請求項5】前記一対の音波受信手段は前記走行体の進
行方向に対し直角より所定角度傾いた直線上に配置され
ている特許請求の範囲第4項記載の音源探索装置。 - 【請求項6】前記音源方向駆動手段は前記検出信号に応
じて前記走行体の進行方向を決定するステアリング機構
を含んでいる特許請求の範囲第4項記載の音源探索装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60010956A JPH0679061B2 (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 音源探索装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60010956A JPH0679061B2 (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 音源探索装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170682A JPS61170682A (ja) | 1986-08-01 |
| JPH0679061B2 true JPH0679061B2 (ja) | 1994-10-05 |
Family
ID=11764638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60010956A Expired - Lifetime JPH0679061B2 (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 音源探索装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679061B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006162461A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Institute Of Physical & Chemical Research | 音源位置検出装置及び方法 |
| KR101408089B1 (ko) * | 2007-12-13 | 2014-06-17 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 초음파 센서 어레이를 이용한 3차원 위치측정 장치 및 그방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50113316U (ja) * | 1974-02-25 | 1975-09-16 |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60010956A patent/JPH0679061B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「模型とラジオ」第31巻第8号(1982年8月号)第45頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61170682A (ja) | 1986-08-01 |
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